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PERFECTIONNEMENTS AUX BRULEURS A COMBUSTIBLE.
La présente invention se rapporte aux brûleurs et plus particuliè- rement aux brûleurs du type comportant un corps tubulaire de brûleur, des moyens d'alimentation en air, un étranglement et des moyens d'alimentation en combus- tible.
L'un des objets de la présente invention est de réaliser un brûleur du type sus-mentionné présentant des particularités nouvelles.
Un autre objet de l'invention est de prévoir;, dans un brûleur de ce type;, des moyens perfectionnés de contrôle de l'admission d'air dans la masse du combustible dans la zone de l'étranglement.
Un autre objet de l'invention est de prévoir les moyens de contrô- le perfectionnés pour le réglage de la forme de la flamme.
Un autre objet de la présente invention est de réaliser un brûleur du type précité susceptible d'être utilisé avec des foyers dont l'ouverture dans la plaque frontale est plus grande que le diamètre minimum désiré de l'é- tranglement.
Un autre objet de l'invention est de réaliser un brûleur du type précité et dans lequel le revêtement réfractaire de l'étranglement est solidai- re du corps tubulaire du brûleur et fait partie intégrante de l'ensemble du brûleur
Un antre objet de la présente invention est de réaliser un brûleur du type précité et dans lequel le réglage de l'écoulement d'air amené à la flam- me se fait sans recours aux registres d'air périphériques.
Un autre objet de l'invention est de réaliser un brûleur entière- ment automatique à pulvérisation mécanique utilisable dans de larges limites de régimes de combustion.
De nombreux antres objets de l'invention et ses avantages apparaî- tront clairement à l'homme de l'art au cours de l'exposé qui va suivreo
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Dans un des modes de réalisation du brûleur suivant la présente invention, celui-ci comporte un corps tubulaire cylindrique qui communique avec l'ouverture dans la plaque frontale du foyer et qui renferme l'ensemble de l'ap- pareil de pulvérisation du combustible. Le diamètre du corps tubulaire est plus grand que celui de l'étranglement minimum.
Un manchon coulissant est pré- vu dans l'alignement de l'étranglement, Ce manchon communique avec l'intérieur du corps tubulaire du brûleur; il est situê à une. certaine distance de la pa- roi extérieure du corps tubulaire. Ce manchon constitue un tube ouvert par lequel l'air est amené vers l'étranglement. Du fait que le diamètre du manchon est plus petit que le diamètre intérieur du corps tubulaire du brûleur, ce corps tubulaire joue le rôle d'une chambre de surpression pour l'air refoulé par la soufflante de tirage forcé et il distribue cet air uniformément autour du dif- fuseur en le mélangeant au combustible injecte dans l'étranglement. Un coulis- sement axial du manchon permet de régler l'écoulement d'air et de modifier ain- si la forme de la flamme.
L'air arrive à la partie avant du corps tubulaire du brûleur où le courant d'air est brisé par un déflecteur perforé qui répartit l'air unifor- mément sur toute la section d'entrée du corps tubulaire du brûleur.
Dans un autre mode de réalisation le manchon est muni à l'intérieur d'un revêtement réfractaire de forme annulaire et dont l'ouverture communique avec le passage dans la plaque frontale du foyer. En mettant en place à l'in- térieur du manchon un autre revêtement réfractaire interchangeable de l'étran- glement, on peut modifier la section minima de passage d'air sans modifier les dimensions de l'ouverture dans la plaque frontale du foyer.
Le dispositif entièrement automatique de réglage comporte un servo- moteur modulateur commandé par la pression de vapeur de la chaudière et qui règle le débit de l'air et du combustible en fonction du régime de chauffe.
Un relais agissant en fonction du temps est également prévu, pour la mise en marche du moteur d'alimentation en combustible et en air, pour la commande du dispositif d'allumage gazo-électrique pour la commande du disposi- tif interdisant l'ouverture de la vanne d'alimentation du combustible avant que celui-ci n'ait été porté à la température désirée, pour la commande de fer- meture du brûleur en cas de surpression de vapeur ou de l'abaissement du niveau d'eau dans la chaudière;, ou encore dans le cas d'une chute de pression du gaz ou de l'extinction de la flamme du brûleur.
La nature de l'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, avec référence aux dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation particulières de l'invention.
Sur ces dessins :
La figure 1 représente une coupe longitudinale d'un brûleur suivant l'invention;
La figure 2 représente le même brûleur vu de face;
La figure 3 est une coupe longitudinale partielle semblable à celle de la fige 1, mais représentant un autre mode de réalisation de l'invention;
et
La figure 11, est un schéma du dispositif de réglage entièrement au- tomatiqueo
En examinant de plus près les dessins, on voit que le brûleur sui- vant l'invention, tel qu'il est représenté sur les figures 1 à 3, comporte un corps tubulaire cylindrique 10 de brûleur muni d'une bride 11 à sa face avant et qui est boulonnée par des boulons 12 à la plaque avant 14 qui ferme à l'avant le corps tubulaire du brûleur et qui porte un moyeu central 15 traversé par le canon 16 du pistolet-pulvérisateur 16 peut être d'un type ordinaire quelcon- que ; il est muni d'un ajutage 17 qui= suivant la nature du combustible utili- sé, injecte dans la chambre de combustion, soit un jet, de combustible liquide, soit le gaz ou le combustible pulvérisé.
Un diffuseur 19 de forme habituelle permet de régler la forme du jet du combustible liquide pulvérisée ou du courant gazeux, suivant le cas, ainsi que de régler la zône de contact entre le combus- tible et l'air.
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l'air de combustion est admis dans le corps tubulaire 10 à travers un conduit 20 qui communique avec une source appropriée d'air sous pression et d'où l'air est refoulé par la lumière 21 pratiquée dans la paroi extérieure du corps tubulaire 10.
La fermeture plus ou moins grande de la lumière 21 et' le réglage de l'écoulement d'air à travers cette lumière sont assurés par un déflecteur 22 qui se présente sous forme d'une plaque coulissante façonnée sui- vant le contour de la paroi extérieure du corps tubulaire du brûleur 10 et qui coulisse axialement dans les glissières 23 fixées sur cette paroi. Le déflec- teur 22 est perforé de nombreux trous 24 qui sont répartis sur toute sa surfa- ce et à travers lesquels passe l'air sur son chemin du conduit 20 vers l'in- térieur du corps tubulaire 10.
En faisant coulisser plus ou moins profondément le déflecteur 22 on peut obturer, à volonté, la totalité ou une partie seulement de la lumière du corps tubulaire du brûleur
Sur sa face arrière le corps tubulaire du brûleur porte une bride 25 qui est boulonnée à une bride analogue 26 de la chambre à gaz annulaire 27.
La chambre à gaz annulaire est également munie d'une bride 28 qui est boulon- née à la plaque frontale 29 qui constitue une partie de la paroi du foyer.
La chambre à gaz 27 est pourvue d'un certain nombre d'orifices 30 par lesquels le gaz est amené vers l'étranglement; cette chambre communique, en outre, avec le conduit d'alimentation de gaz 31. Il est bien entendu que si la chambre à gaz annulaire n'est pas nécessaire dans un cas particulier, on peut la sup- primer, et dans ce cas la bride 25 du corps tubulaire du brûleur sera boulon- née directement à la plaque frontale 29 du foyer.
La parai du- foyer est représentée comme état garnie d'un revêtement réfrac- taire 32 continuée par une maçonnerie réfractaire annulaire 33 évasée vers l'ex- térieur et qui s'ouvre dans la chambre de combustion.
La bride 25 prévue à la partie arrière du corps tubulaire du brû- leur est prolongée vers l'intérieur par une bride radiale 35 laquelle porte, à son tour, une bride cylindrique ou bague 36. A l'intérieur de cette bague 36 coulisse le manchon de l'étranglement 37 muni d'un certain nombre de trous dans lesquels peut s'engager un outil approprié introduit à travers la plaque frontale 14 et qui permet de régler.la position axiale du manchon. Le manchon 37 et la bague 36 se trouvent à une certaine distance de la paroi intérieure du corps tubulaire du brûleur 10.
Le manchon 37' est ouvert à l'avant en 38, le diamètre de cette ouverture étant inférieur à celui du corps tubulaire 10 du brûleur L'ajutage 17 du brûleur ainsi que le diffuseur 19 sont disposés dans l'axe de la chambre formée par le manchon 37 et la bague 36.
On voit que le fonctionnement de ce dispositif est tel que la to- talité d'air qui est admis par le conduit 20 et la lumière 21 à l'intérieur du corps tubulaire 10 du brûleur y subit un changement de direction pour arri- ver axialement vers la zone d'étranglement du brûleur. A l'approche de l'ou- verture 38 du manchon 37, l'air subit un nouveau changement de direction et au moins une partie de l'air s'engouffre du corps tubulaire 10 du brûleur vers l'orifice 38. De là l'air s'écoule dans une direction plus ou moins convergen- te vers l'exe et arrive au diffuseur 19 où il est brassé avec le jet du combus- tible guidé par le diffuseur.
En raison du diamètre réduit de l'ouverture 38, une surpression se produit à l'intérieur du corps tubulaire 10 du brûleur qui joue alors le rôle de chambre de surpression afin d'assurer l'emmagasinage et la distribu . tion de l'aira Cette surpression assure également une répartition uniforme de l'air autour de la périphérie du diffuseur, afin d'obtenir un mélange homo- gène avec le combustible. En modifiant la longueur du manchon 37, c'est-à-dire en le faisant coulisser plus ou moins dans la bague 36, on peut régler la pres- sion à l'intérieur du corps tubulaire 10 du brûleur et modifier ainsi la di- rection de l'écoulement d'air à travers le manchon vers le diffuseur, ce qui permet de régler la forme de la flamme.
Par ce réglage on peut éviter que la flamme ne vienne frapper contre le revêtement réfractaire de l'étranglement ou les parois du foyer ou le fond du foyer.
La plaque perforée 22 contribue aussi à une meilleure diffusion d'air et empêche sa stratification. Bien qu'on ait figuré l'admission d'air
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comme se faisant dans une direction sensiblement radiale, par suite du change- ment de direction de l'air qui passe axialement vers la zône d'étranglement du brûleur} un mouvement giratoire de !'air va,, se produire dans un sens ou dans l'autre.
Le sens de ce mouvement giratoire peut être prédéterminé par un ré- glage préalable de la position du déflecteur 22 et du manchon 37. Ce mode de réalisation permet d'obtenir un grand rendement du brûleur et de maintenir la forme désirée de la flamme à tous les régimes de chauffe pour lesquels le brû- leur est conçu. Pour cette raison ce mode de réalisation du brûleur convient très particulièrement pour l'utilisation du pistolet-pulvérisateur conçu pour des vastes limites de régimes de chauffe;, du type spécifié dans le Brevet Amé- ricain (U.S.A.) N 1.628.424 du 10 Mai 1927 au nom de TEABODY, bien que ce sys- tème puisse aussi s'appliquer aux brûleurs à gaz ou à combustible pulvérisé.
La chambre à gaz annulaire 27 peut,, au besoin, être supprimée.
Sur la figure 3 la chambre à gaz annulaire est justement supprimée., et la bride 25 du corps tubulaire 10 du brûleur est boulonnée directement à la plaque frontale 29 du foyer Dans ce mose de réalisation on a encore prévu une bague 40 qui supporte un revêtement en briques réfractaires et qui est mu- nie dune bride 41, insérée entre la bride 25 et la plaque frontale 29 ces élé- ments étant boulonnés ensemble; cette bague sert de support au monchon 42 qui coulisse extérieurement sur celle-ci et qui est muni,, à sa face avant, d'une bride radiale 43 faisant un épaulement intérieur et d'une bride axiale ou annu- laire 44 ouverte sur sa face en 45.
Dans ce mode de réalisation la bague de support 40 porte intérieurement un anneau d'étranglement en briques réfractaires 46 qui présente une ouverture tronconique intérieure 47 dans le prolongement de l'ouverture conique 48 que présente le revêtement réfractaire annulaire d'é- tranglement 49, lequel revêtementest, à son tour, encastré dans la paroi ré- fractaire 50 du foyer. Il est évident qu'on peut donner toute forme voulue au revêtement réfractaire annulaire 46, de sorte qu'on est libre de choisir tel dia- mètre minimum intérieur 51 de l'étranglement que l'on veut.
Le manchon 42 peut être déplacé axialement, à partir de la position où la bride radiale 43 butte contre la face avant 52 du revêtement 46 de l'ztranglement, ou être sorti vers l'avant comme indiqué sur la figure, afin d' augmenter la longueur effective du manchon. Le diamètre de la bride 44'est tel qu'elle constitue un prolonge- ment de la section de passage offerte par la surface intérieure 51 du revête- ment d'étranglement 46.
Le pistolet-pulvérisateur 16 muni de son ajutage 17 et du diffuseur 19 peut être du même type que ceux décrits avec référence à la figure 1;
Le mode de fonctionnement dans cette réalisation est analogue à celui déjà décrit dans ce qui précède, à cette différence près que dans ce mo- de de réalisation le dispositif du brûleur n'est pas limité à !usage avec la dimension donnée de l'ouverture dans la plauqe frontale 50 du foyer. Grâce à ce mode de réalisation}le brûleur peut s'adapter à n'importe qu'elle ouver- ture standard dans la face du foyer et il suffît., pour son réglage,, de débou- lonner le corps tubulaire du brûleur,de l'enlever et de remplacer le revête- ment réfractaire annulaire dans le fourreau 40 par un autre ayant un diamètre intérieur et la forme de l'étranglement voulus.
Le dispositif de conduite de chauffe entièrement automatique repré- senté sur la Figure 4 comporte un groupe automatique 55 de pompage et de chauf- fage du combustible commandé en fonction du changement de température et qui peut être d'un modèle courant quelconque; il peut comprendre des éléments chauf- fants électriques commandés par un thermostat pour une préchauffe, et un réchauf- feur à vapeur pour le maintien du combustible liquide à la température désirée pendant la combustion au brûleur. Le combustible est alimenté au groupe de chauffe par le conduit d'alimentation 56. Le groupe de pompage et de chauffage 55 comprend une pompe à combustible commandée par le moteur d'alimentation 58.
L'air est refoulé au conduit 20 par une soufflante 57 commandée par le même moteur d'alimentation 58.
Le combustible liquide préalablement chauffé est amené au pistolet- pulvérisateur 16 par le conduit 59 à travers une vanne d'étranglement à comman- de électrique 60, le retour du pistolet-pulvérisateur étant assuré par le con- duit de retour 61 et une vanne régulatrice à ouverture variable 62 vers l'as- piration de la nomme d@ @
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chauffage 55 ca bien vers le réservoir à combustibleo
Une vanne différentielle 63 assure une différence de pression cons- tante dans le pistolet-pulvérisateurcomme ceci est spécifié dans-,le Brevet Américain (U.S.A.) N 1.824.952 du 29 Septembre 1931,
au nom de GRAHAMo Le système est également applicable au fonctionnement avec la pompe à différence de pression constante suivant le brevet américain (U.S.A.) N 2.2900350 du 21 Juillet 1942, au nom de OLCHES. La charge du brûleur est réglable au moyen de la vanne modulatrice 62 montée de manière à être commandée par le moteur de modulation 64, comme ceci est indiqué en pointillé en 65. Le moteur de mo- dulation 64 règle également le registre 66 dans le conduit d'air 20, afin de régler le débit d'air alimenté au brûleur.
De cette manière un réglage unique du débit d'air et de combustible peut être assuré suivant les besoins du régi- me de chauffe Le moteur de modulation 64 est actionné en fonction de la va- riation de pression de vapeur dans le régulateur 67, et il permet de régler le débit du brûleur de manière à assurer le maintien d'une pression constante de la vapeur dans la chaudière.
Le brûleur représenté sur les figures 1 à 3 convient tout particu- lièrement au. fonctionnement avec ce dispositif de conduite de chauffe puisqu'il est stable entre de larges limites de variation du débit d'air et de combusti- ble et ne nécessite aucun réglage intéiruer suivant la charge.
Un dispositif d'allumage gazo-électrique représenté par la bougie d'allumage 70 alimentée en gaz par le conduit de gaz 71 muni d'une vanne de ré- glage 72 à commande électrique et dont les électrodes d'allumage sont alimentées par le conducteur 73, est prévu pour assurer l'allumage du brûleur. Un détec- teur photo-électrique de flamme 75 renseigne sur la présence ou l'absence de la flamme durant le fonctionnement du brûleur.
La mise en route est assurée par le relais de lancement 76 qui est monté de manière à être déclenché par le commutateur 77 agissant suivant la température du combustible et notamment au moyen d'un thermostat commandé par la température du combustible liquide à la sortie du groupe de chauffage 55 ; sont en outre prévus; un interrupteur commandé par la vapeur à haute pression et qui coupe le circuit si la pression de vapeur devient excessive, un inter- rupteur commandé par le niveau d'eau et qui coupe le circuit lorsque le niveau d'eau dans la chaudière tombe en dessous d'une certaine limite; un interrupteur agissant en fonction de la pression du gaz et qui coupe le circuit lorsque la pression du gaz dans le conduit de gaz d'allumage 71 tombe en dessous d'une certaine valeur pendant la période d'allumage.
Les interrupteurs de 77 à 80 sont reliés en série, de sorte que la coupure de l'un de ces interrupteurs fer- me le brûleur, et tout se ferme avant que le relais de lancement 76 ne puisse être actionné de nouveau.
Le relais de lancement 76 permet le lancement du moteur d' alimenta- tion d'air et de combustible 58. Il est également relié, par le conducteur 81, à la vanne 72 à commande électrique montée sur le conduit de gaz d' alluma- ge 71, tandis que le conducteur 73 assure le fonctionnement des électrodes d'al- lumage.
Le relais de lancement 76 assure également le fonctionnement du relais 82 réglé en fonction du temps et qui permet, au moyen du conducteur 83 d'ouvrir la vanne d'alimentation en combustible 60 dans un délai prédéterminé après le lancement du moteur d'alimentation 58 et après la mise en route du dispositif d'allumage 70.
Ce même relais réglé en fonction du temps permet, au moyen du con- ducteur 84, de mettre le moteur de modulation 64 en condition de charge minima pour l'augmenter ensuite graduellement, après l'allumage, jusqu'à la valeur nécessaire suivant l'appel du régulateur de pression de vapeur 67. Le détec- teur de flamme 75 est relié au relais 82 réglé en fonction du temps par le con- ducteur 85 et il permet de fermer le brûleur, si l'allumage ne s'est pas pro- duit dans un délai déterminé, ou au contraire de fermer l'allumage et de cou- per l'arrivée du gaz dans un délai déterminé après le lancement. Il ferme aus- si le brûleur à tout moment en cas d'extinction intempestive de la flamme.
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